专利名称：一种铝钛硼合金熔体的净化方法
技术领域：
本发明属于合金材料制造技术领域，尤其是涉及一种铝钛硼合金(铝及铝合金的
晶粒细化剂)熔体的净化方法。
背景技术：
铝钛硼合金大多采用K2TiF6+KBF4为钛-硼元素的添加材料，反应过程中，反应产 物mKF'nAlF3易形成大分子化合物，并混杂于Al(TiB2+TiAl3)熔体中难以析出，严重影响了 Al (TiB2+TiAl3)合金的纯净度及其细化性能，而且传统的制造工艺， 一直没能找到合适的方 法解决在合金制备过程中产生的大分子量反应产物mKF nAlF3混杂于Al (TiB2+TiAl3)合 金中的问题。 均匀弥散分布在铝钛硼合金(铝及铝合金的晶粒细化剂)中的渣(mKF ^A1F》若 不加以有效清除，或者说，渣(mKF nAlF3)的量(溶解于铝钛硼合金熔体中)不控制在一 个确定量以下，那么，一旦这些渣伴随着(实际应用中的)铝钛硼合金作为晶粒细化剂添加 到待加工的铝基合金材料中时，就会对加工铝材产生巨大的使用安全隐患，例如这些渣一 旦进入用于制造飞机机翼的铝板中，该铝板由于在空中飞行受到低温和高压的作用，铝板 中渣的所在部位就可能造成铝板撕裂的诱导点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝钛硼合金熔体的净化方法，解决现有技术存在的缺 陷。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
—种铝钛硼合金熔体的净化方法，包括如下步骤 A、在反应炉中加入工业纯铝锭并熔化后，加入高温覆盖剂覆盖，升温至670 900°C ; B、加入K2TiF6和KBF4并搅拌，使之发生如下反应
K2TiF6+KBF4+Al ^2^A1 (TiB2+TiAl3) +mKF'nAlF3;
其中Al (TiB2+TiAl3)合金中Ti(钛)含量为1 10%， B(硼)含量为0.001 5X，余量为A1(铝)；C、向已经混合均匀的K2TiF6+KBF4搅拌材料中，加入含Mg (镁)、Li (锂)、Na (钠)
以及F(氟)的络合物，所述络合物的量为K2TiF6和KBF4质量之和的0.01X 1%，温度恒
定为670 85(TC，均匀搅拌15 60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。 优选的方案是所述的步骤A C中，反应温度为670 850°C。 更优的方案是所述的步骤A C中，反应温度为680 780°C。 更优的方案是所述的步骤B)中反应产物mKF nAl&，其中m+n《200。 优选的方案是合金中Ti(钛)含量为1 6%， B(硼)含量为O.OOl 0.5%，
3余量为A1(铝)。 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果 在本发明的反应过程中，通过添加适量的含Mg(镁)、Li(锂)、Na(钠)以及F(氟) 的络合物，很好地起到了阻止反应产物mKF nAlF3聚合的效果；在传统的铝钛硼制造工艺 中，没能解决mKF nAlF3聚合的问题，合金产物中，可以检测到K(钾)的含量大约为5g/ Kg，而通过添加适量的含Mg(镁)、Li(锂)、Na(钠)以及F(氟)的络合物后，检测到合金 产物中K(钾)的含量小于0. 01g/Kg，从而使其反应后合金产物中杂质含量大幅降低。
本发明在铝钛硼合金制备过程中，通过添加络合物的量为KJiFe和KB^质量之和 的0. 01 % 1 % ，使得反应产物mKF nAlF3难以聚合成大分子；由于难以聚合成大分子，其 分子比重小于铝钛硼合金熔体比重，进而浮于铝钛硼合金熔体层之上，从而十分容易将其 除去；在反应过程中，将m+n控制在《200，为理想效果。通过本发明所述的工艺制备得来 的铝钛硼合金，除了具有传统的强度高、延展性好等优点外，还十分适合冶金质量要求高的 铝材加工。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。 实施例1 铝钛硼合金的制备 A、在电磁感应熔炼炉中加入工业纯铝锭并熔化后，加入高温覆盖剂覆盖，保持温 度在700士10。C ; B、加入K2TiF6和KBF4并搅拌，使之发生如下反应
K2TiF6+KBF4+Al ，±10; Al (TiB2+TiAl3) +mKF*nAlF3; 反应产物mKF *nAlF3中，m+n《200 ;A1 (TiB2+TiAl3)合金中，Ti(钛)含量为1 5% ， B (硼)含量为0. 001 0. 5% ，余量为Al (铝)。加入K2TiF6和KBF4的量依据反应方 程式确定，保证反应能充分完全的进行；通常情况下，加入KJiFe和KB^的量分别为熔化后 的铝液重量的20 40%和20 60%。 C、加入MgFx LiFy NaFz，所述MgFx LiFy NaFz的量为K2TiF6和KBF4质量之和的 0. 1%，本实施例优选络合物为x = 2、y = l、z = 1的络合物；反应温度恒定为700±10°C， 均匀搅拌15 60min，除去上层包括mKF nAlF3在内的浮渣，浇铸成型。整个反应过程中 使用不少于三层线圈的多层线圈进行磁力振动。例如使用三个线圈时，单个线圈磁力振动 的振动频率分别为50Hz、500 1200Hz、1500 2500Hz ;保证反应熔液在反应过程中形成 均匀振动波，使得反应熔液被均匀振荡，致使铝钛硼合金中TiB2颗粒团的平均名义直径在 2iim以下。 在本发明的反应过程中，通过添加适量的MgFx LiFy NaFz，很好地起到了阻 止mKF nAlF3聚合的效果；在传统的制造工艺中，由于未能解决反应产物mKF nAlF3的 聚合问题，结果在合金产物中，检测到K(钾)的含量大约为5g/Kg，而通过添加适量的 MgFx LiFy NaF,后，检测到合金产物中K(钾)的含量小于0. 01g/Kg，从而使其反应后合 金产物中杂质含量大幅降低。
将制备得到的铝钛硼合金作为其它铝及铝合金加工过程中的晶粒细化剂，添加量 为1 5%。，进而能使铝及铝合金凝固晶粒显著细化，由此铝及铝合金各项物理与化学性能
显著提高。 实施例2 铝钛硼合金的制备 A、在电磁感应熔炼炉中加入工业纯铝锭并熔化后，，加入高温覆盖剂覆盖，保持温 度在750 850°C ; B、加入K2TiF6和KBF4并搅拌，使之发生如下反应
K2TiF6+KBF4+Al I!^iAl (TiB2+TiAl3) +mKF'nAlF3;
反应产物mKF *nAlF3中，m+n《200 ;A1 (TiB2+TiAl3)合金中，Ti(钛)含量为1 5X，B(硼)含量为0.001 1X，余量为A1(铝)。加入K2TiF6和KBF4的量依据反应方程 式确定，保证反应能充分完全的进行；通常情况下，加入KJiFe和KB^的量分别为熔化后的 铝液重量的20 40%和20 60%。 C、加入MgFx LiFy NaFz，所述MgFx LiFy NaFz的量为K2TiF6和KBF4质量之和 的0. 5%，本实施例优选络合物为x = 2、 y = 1、 z = 1的络合物；反应温度恒定为750 850°C ，均匀搅拌15 60min，除去浮渣，浇铸并加工成型。整个反应过程中使用不少于三层 线圈的多层线圈进行磁力振动。例如使用三个线圈时，单个线圈磁力振动的振动频率分别 为50Hz、500 1200Hz、1500 2500Hz ;保证反应熔液在反应过程中形成均匀振动波，使得 反应熔液被均匀搅拌，保证反应熔液在反应过程中被均匀振荡，致使铝钛硼合金中TiB2颗 粒团的平均名义直径在2 m以下。 在本发明的反应过程中，通过添加适量的MgFx LiFy NaFz，很好地起到了阻 止mKF nAlF3聚合的效果；在传统的制造工艺中，由于未能解决反应产物mKF nAlF3的 聚合问题，结果在合金产物中，检测到K(钾)的含量大约为5g/Kg，而通过添加适量的 MgFx LiFy NaF,后，检测到合金产物中K(钾)的含量小于0. 01g/Kg，从而使其反应后合 金产物中杂质含量大幅降低。 将制备得到的铝钛硼合金作为其它铝及铝合金加工过程中的晶粒细化剂，添加量 为1 5%。，进而能使铝及铝合金凝固晶粒显著细化，由此铝及铝合金各项物理与化学性能 显著提高。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种铝钛硼合金熔体的净化方法，包括如下步骤A、在反应炉中加入工业纯铝锭并熔化后，加入高温覆盖剂覆盖，升温至670～900℃；B、加入K2TiF6和KBF4并搅拌，使之发生如下反应其中Al(TiB2+TiAl3)合金中Ti(钛)含量为1～10％，B(硼)含量为0.001～5％，余量为Al(铝)；C、向已经混合均匀的K2TiF6+KBF4搅拌材料中，加入含Mg(镁)、Li(锂)、Na(钠)以及F(氟)的络合物，所述络合物的量为K2TiF6和KBF4质量之和的0.01％～1％，温度保持为670～850℃，均匀搅拌15～60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。FSA00000046811600011.tif
2. 如权利要求1所述的铝钛硼合金熔体的净化方法，其特征是所述的步骤A C中， 反应温度为670 850°C。
3. 如权利要求2所述的铝钛硼合金熔体的净化方法，其特征是所述的步骤A C中， 反应温度为680 780°C。
4. 如权利要求1 3任一项所述的铝钛硼合金熔体的净化方法，其特征是所述的步 骤B)中反应产物mKF nAlF3，其中m+n《200。
5. 如权利要求4所述的铝钛硼合金熔体的净化方法，其特征是所述的合金中Ti(钛) 含量为1 6 % ， B (硼)含量为0. 001 0. 5 % ，余量为Al (铝)。
全文摘要
本发明公开了一种铝钛硼合金熔体的净化方法，属于合金材料制造技术领域，包括步骤A、在反应炉中加入工业纯铝锭并熔化后，加入高温覆盖剂覆盖，升温至670～900℃；B、加入K2TiF6和KBF4并搅拌；C、加入含Mg(镁)、Li(锂)、Na(钠)以及F(氟)的络合物，所述络合物的量为K2TiF6和KBF4质量之和的0.01％～1％，温度保持为670～900℃，均匀搅拌15～60min，除去浮渣，使之凝固并加工成型。在本发明中，通过添加适量的含Mg(镁)、Li(锂)、Na(钠)以及F(氟)的络合物，在铝钛硼合金熔体的净化过程中很好地起到阻止反应产物mKF·nAlF3聚合的效果，从而使其反应后合金产物中杂质含量大幅降低，合金产物中K(钾)的含量小于0.01g/kg。
文档编号C22B9/10GK101775499SQ20101011004
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者刘超文, 张新明, 李建国, 李赛毅, 陈学敏 申请人:新星化工冶金材料(深圳)有限公司